火電廠鍋爐運(yùn)行優(yōu)化設(shè)計分析

卜海棠

摘 要：火電廠的鍋爐要持續(xù)性地運(yùn)行良好，就要在鍋爐控制中運(yùn)用自動化控制技術(shù)，以將鍋爐的優(yōu)勢充分地發(fā)揮出來。本文主要闡述了火電廠鍋爐運(yùn)行的基本原理，以此為基礎(chǔ)，對火電廠中常規(guī)煤粉鍋爐的優(yōu)化策略和循環(huán)流化床鍋爐的優(yōu)化策略進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：火電廠；鍋爐運(yùn)行；優(yōu)化策略

可持續(xù)發(fā)展已成為我國重要的發(fā)展戰(zhàn)略，在這種情況下，電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性受到越來越多的關(guān)注。鍋爐作電廠的核心設(shè)備，其運(yùn)行的效率直接關(guān)系到電廠整體運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，所以需要努力提高電廠鍋爐的運(yùn)行效率，確保電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能夠得到有效的保障。

一、火電廠鍋爐運(yùn)行的基本原理

鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能，鍋爐輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體。鍋的原義指在火上加熱的盛水容器，爐指燃燒燃料的場所，鍋爐包括鍋和爐兩大部分。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供所需熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。爐鍋鍋爐幾個重要概念幾個重要概念鍋的組成部分汽包鍋筒、水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器、空汽預(yù)熱器爐的組成部分爐膛、燃燒器。鍋爐本體爐膛、燃燒器、鍋筒、水冷壁、對流受熱面、鋼架和爐墻等組成鍋爐的主要部件稱為鍋爐本體。

眾所周知，作為火電廠中的核心構(gòu)成，火電廠的鍋爐是為火電廠中最為重要的設(shè)備，是能量轉(zhuǎn)換的主要場所，其運(yùn)行的基本原理有以下步驟：①火電廠當(dāng)中，我們操作人員采用設(shè)備把燃料送進(jìn)鍋爐的爐膛當(dāng)中，使空氣與鍋爐的爐膛中的燃料充分接觸之后，產(chǎn)生一系列猛烈的燃燒反應(yīng)，把燃料燃燒過程當(dāng)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成為能夠提供給火電廠中一些設(shè)備所需的能量。②當(dāng)燃料充分發(fā)生燃燒反應(yīng)之后，使得燃料當(dāng)中的一些碳物質(zhì)以及其他雜質(zhì)成分與空氣當(dāng)中的氧氣發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)成的大量高溫?zé)煔?，這些高溫的煙氣組分包含著的大量的熱能。這些高溫?zé)煔庠诮?jīng)過火力發(fā)電站鍋爐內(nèi)部運(yùn)行之下，漸漸的經(jīng)過火電廠中鍋爐的內(nèi)水冷壁到鍋爐屏式過熱器，再到鍋爐高溫過熱器，最后再到鍋爐再熱器，在這些與受熱面接觸的過程當(dāng)中，經(jīng)過熱能傳遞的基本原理，使得這些高溫?zé)煔庖约霸阱仩t部分的內(nèi)部物質(zhì)進(jìn)行著熱能的傳遞，把高溫?zé)煔猱?dāng)中的許多的熱能傳遞到火電廠中鍋爐部分的物質(zhì)，再經(jīng)過高溫?zé)煔庵械母邷丶訜嵋约盁崃總鬟f過程，最后闡述相變生成一定壓力和溫度的水蒸氣。③上述步驟所產(chǎn)生的水蒸氣成分經(jīng)過鍋爐的汽輪機(jī)當(dāng)中，在汽輪機(jī)的作用之下，使得水蒸氣中所包含的熱能就直接傳遞到了汽輪機(jī)設(shè)備上，再進(jìn)過汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)化成為機(jī)械能。

二、火電廠鍋爐運(yùn)行優(yōu)化的重要性和影響因素

1.鍋爐運(yùn)行優(yōu)化的重要性

我們都知道鍋爐運(yùn)行優(yōu)化系統(tǒng)，它是一個對鍋爐系統(tǒng)性能全面進(jìn)行優(yōu)化的系統(tǒng)，它能給火電廠解決的問題主要有：①熱效率、減溫水量、煤耗、排煙溫度的改進(jìn)；②氮氧化物、飛灰含碳量等的減低；③控制過熱器與再熱器超溫和受熱面結(jié)焦結(jié)渣。其中最為重要的就是是在進(jìn)過優(yōu)化系統(tǒng)后可以實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制并挖掘了鍋爐系統(tǒng)冗余的空間。

2.鍋爐運(yùn)行優(yōu)化的影響因素

對于運(yùn)行過程中的鍋爐，對其效率帶來影響的因素較多，所以為了能夠有效提高電廠機(jī)組的運(yùn)行效率，則需要對鍋爐的運(yùn)行方式進(jìn)行有效調(diào)整，確保各種損失的減少，同時還要進(jìn)一步提高蒸汽參數(shù)，確保減溫水量和排污量的降低。在運(yùn)行過程中的鍋爐，其主要熱損失也排煙熱損失及未完全燃燒熱損失為主，為了能夠有效地提高鍋爐運(yùn)行的效率，則需要盡量減少這些熱損失的發(fā)生。運(yùn)行過程中的鍋爐排煙熱損失的影響因素主要來自于以下幾個方面。①漏風(fēng)。鍋爐運(yùn)行時漏風(fēng)主要以爐膛、制粉系統(tǒng)和煙道等處漏風(fēng)為主，當(dāng)有漏風(fēng)現(xiàn)象發(fā)生時，會直接導(dǎo)致排煙熱損失增加，當(dāng)爐膛漏風(fēng)系數(shù)增加時，則排煙溫度也會隨之增加，從而導(dǎo)致排煙熱損失增加。②受熱面積積灰和結(jié)渣。運(yùn)行中的鍋爐空氣預(yù)熱器、爐膛和煙道等處的受熱面極易出現(xiàn)積灰現(xiàn)象。③外界因素?？諝忸A(yù)熱器入口的溫度和入爐煤的成分會對影響排煙溫度造成較大的影響。同時當(dāng)煤成分變化較大時，爐膛內(nèi)的燃燒工況也會發(fā)生變化，一旦煤質(zhì)較差時，則其發(fā)熱量則會比預(yù)期設(shè)計的值較低，從而導(dǎo)致煙氣量增加，使排煙熱損失增大。

三、鍋爐運(yùn)行優(yōu)化設(shè)計措施分析

1.火電廠中粉煤鍋爐的優(yōu)化對策

在火電廠中，粉煤鍋爐主要是由：鍋爐燃燒器、粉煤鍋爐爐膛、鍋爐制粉設(shè)備、鍋爐供風(fēng)設(shè)備等構(gòu)成的。它的工作原理：①把進(jìn)入煤粉鍋爐內(nèi)的燃料在進(jìn)過鍋爐制粉設(shè)備和鍋爐供風(fēng)設(shè)備后，加工成粉末狀的煤炭燃料。②把粉末狀的燃料經(jīng)過鍋爐供風(fēng)設(shè)備的作用后，從粉煤鍋爐的鍋爐燃燒器送入到粉煤鍋爐爐膛，之后進(jìn)過供風(fēng)在鍋爐燃燒器當(dāng)中形成了循環(huán)的風(fēng)，從而充分的吧粉末狀的煤炭燃料送入粉煤鍋爐爐膛發(fā)生燃燒反應(yīng)。③鍋爐燃燒器中的空氣能夠使粉末狀的煤炭燃料充分的接觸，在經(jīng)過兩次吹風(fēng)的作用下，把粉末狀煤炭燃料送入反應(yīng)場，保證了粉末狀煤炭燃料能夠充分反應(yīng)，進(jìn)而保證粉末狀煤炭的燃燒狀態(tài)。

具體優(yōu)化對策：①重視鍋爐燃燒過程中的主要步驟，加強(qiáng)對鍋爐運(yùn)行過程進(jìn)行定期的質(zhì)量調(diào)平、高溫?zé)煔獬煞莘治龅鹊恼J(rèn)識，并催火電廠中的粉煤鍋爐最好的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，從而對粉煤鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行提供強(qiáng)有力的支持、幫助。②一般來說，如果在鍋爐燃燒時，要是噴到煤炭燃料的質(zhì)量問題，就會導(dǎo)致與意想設(shè)計好的煤炭原料的質(zhì)量產(chǎn)生差距，從而影響運(yùn)行效率。在這種的情況中，我們需要采用原煤摻燒的處理措施，通過影響使用煤炭燃料的之間比例，降低運(yùn)行效率的影響，并控制供風(fēng)設(shè)備提供一次風(fēng)和二次風(fēng)的大小，來確保煤炭原料的充分燃燒。③當(dāng)粉煤鍋爐處在較高的負(fù)荷下運(yùn)行時，容易在粉煤鍋爐爐膛之中出現(xiàn)結(jié)焦的現(xiàn)象。因此，運(yùn)行中為了避免出現(xiàn)爐膛結(jié)焦問題，從而影響粉煤鍋爐的運(yùn)行效率，就需要我們在粉煤鍋爐的內(nèi)部運(yùn)用配風(fēng)試驗的方法，不斷調(diào)節(jié)風(fēng)量的大小和配比數(shù)值，進(jìn)而避免的結(jié)焦問題產(chǎn)生。

2.火電廠循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行優(yōu)化策略

除了火電廠粉煤鍋爐之外，還有另外一種應(yīng)用較為廣泛的設(shè)備，在進(jìn)行火電廠循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行優(yōu)化對策設(shè)計時，我們要充分的考慮到影響因素。①調(diào)整風(fēng)量的措施。我們加強(qiáng)對火電廠循環(huán)流化床鍋爐的一次風(fēng)和二次風(fēng)的風(fēng)量大小數(shù)值的重視。在火電廠循環(huán)流化床鍋爐的使用初期，要保證風(fēng)量所占據(jù)的比例，這是因為在使用初期鍋爐內(nèi)部的床層壓力數(shù)值可以得到充分保證，內(nèi)部所使用的煤炭原料的粒徑也相對較大，為了保證煤炭原料的流動性，就要求進(jìn)入火電廠循環(huán)流化床內(nèi)部的風(fēng)量保證一定的數(shù)值。②燃煤調(diào)整的運(yùn)行優(yōu)化策略。無論是火電廠粉煤鍋爐還是火電廠循環(huán)流化床鍋爐，煤炭原料的質(zhì)量問題都將極大影響火電廠鍋爐的運(yùn)行效率。因此，為了保證在實際的燃燒過程之中的燃燒效率，要保證實際進(jìn)入火電廠循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部的煤炭原料粒徑略小于設(shè)計的數(shù)值，以便于保證火電廠循環(huán)流化床鍋爐的供熱效率。

總之，火電廠作為一項重要的項目，在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮非常重要作用。而火電廠鍋爐作為火電廠中最核心部分，其重要性不言而喻，所以必須把握好鍋爐的發(fā)展趨勢和要求，不斷研究出具有滿足新時期要求的先進(jìn)鍋爐和燃燒控制系統(tǒng)，來保證國家能源戰(zhàn)略的順利實施。

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